Estabilizando o desempenho e a qualidade do HDPE reciclado

Consulta de Ian | 15 de julho de 2021

A degradação do polietileno de alta densidade (HDPE) pode ser um problema significativo para os recicladores. Embora o HDPE seja um dos plásticos mais comumente reciclados e possa ser separado por vários métodos, a reciclagem desse polímero não é totalmente eficiente na prática. A seguir estão maneiras de ajustar o processamento para lidar com a degradação do desempenho e da qualidade e atender à forte demanda por esse material, que teve um valor de mercado global de US$ 68 bilhões em 20191

O calor e o cisalhamento do processo de reciclagem do HDPE podem exacerbar qualquer desgaste existente devido ao uso anterior. Essa degradação pode alterar a estrutura da resina pela introdução de géis e partículas, desencadear reações colaterais que alteram a cor do polímero ou causar variações no fluxo de fusão – tudo isso pode afetar negativamente o desempenho e a qualidade do reciclado.

Os contaminantes do fluxo de reciclagem, como espécies ácidas, também podem iniciar a degradação, tornando-os "pró-degradantes". Eles podem estar presentes devido a resíduos de catalisadores da produção de polímeros, causando reações colaterais que criam ácidos, ou podem ser introduzidos a partir do fluxo de reciclagem. Os ácidos degradam a estrutura das cadeias de polímero HDPE e diminuem a eficácia dos antioxidantes, a menos que um antiácido também esteja presente.

Há uma forte demanda global por conteúdo reciclado pós-consumo (PCR), impulsionada por compromissos de sustentabilidade de grandes marcas e novos regulamentos que incentivam a reutilização de plásticos para apoiar a circularidade. Em particular, o mercado de PEAD reciclado de cor natural se expandiu em 2020,2 devido principalmente à crescente demanda de empresas de bens de consumo embalados (CPG).

Para abastecer o mercado, é importante que os recicladores mantenham as propriedades do PEAD pós-consumo, inclusive a cor, à medida que ele passa pelo processo de reciclagem. Uma estratégia comprovada é adicionar estabilizadores ao conteúdo de PCR antes que ele seja submetido a tensões de calor e cisalhamento.

A estabilização química do conteúdo HDPE PCR pode:

Como os estabilizadores funcionam com HDPE

Os produtores de resina controlam rigidamente a estrutura de seus materiais virgens para fornecer excelente consistência nas propriedades físicas e visuais. Eles geralmente adicionam um nível básico de misturas estabilizadoras para ajudar a evitar que essas propriedades sejam afetadas por condições adversas do processo durante a conversão para o produto final.

Essas misturas de estabilizadores são tipicamente compostas por vários componentes, incluindo:

Se o nível básico de estabilizador em HDPE for suficiente apenas para uso limitado (conversão de resina) e estiver esgotado no momento em que o produto final for coletado para reciclagem, o conteúdo de PCR não terá proteção contra a degradação em condições adversas de reciclagem. É por isso que alguns recicladores adicionam estabilizadores ao fundido ao converter sucata em conteúdo de PCR. Eles descobriram que a estabilização oferece uma atraente relação custo-benefício. O HDPE reciclado que retém suas propriedades, cor e processabilidade originais geralmente pode obter preços mais altos.

Quantificando a estabilização do HDPE

O efeito dos estabilizadores no HDPE reciclado pode ser determinado testando o tempo de indução oxidativa (OIT), fluxo de fusão e retenção de cor.

O tempo de indução oxidativa é uma medida da resistência de um polímero à decomposição oxidativa. Indica o quão bem as peças feitas de material podem resistir ao envelhecimento (como rachaduras, fissuras, enfraquecimento ou falha) sob exposição a elementos ambientais, incluindo calor, oxigênio, luz e radiação.

O teste para OIT caracteriza a estabilidade termo-oxidativa de poliolefinas, particularmente polietileno (PE). É uma medida sensível do nível de aditivos antioxidantes dentro do polímero. O padrão ASTM D3895 especifica um método de teste para OIT usando calorimetria exploratória diferencial (DSC). Resumidamente, é um teste de envelhecimento térmico acelerado.

Durante este teste, a resina sofre aquecimento controlado acima de seu ponto de fusão em uma atmosfera de nitrogênio. Depois de fundida, a resina é exposta ao oxigênio puro e um cronômetro é iniciado conforme o antioxidante primário é consumido ao longo do tempo. Quando o antioxidante primário é totalmente consumido, isso é representado por uma mudança no fluxo de calor e o tempo de indução é determinado. Em geral, tempos de OIT mais longos sugerem um nível mais alto de estabilização. Na prática, o OIT é uma boa opção para um teste rápido quando o envelhecimento térmico não é prático. É melhor usá-lo em conjunto com o envelhecimento por calor, pois diferentes aplicações podem ter resultados de OIT idênticos, mas diferentes resultados de envelhecimento por calor. Na reciclagem, os resultados de OIT próximos de zero são frequentemente vistos.